网卡的链路协商

网卡链路协商（Link Negotiation）是网络设备间建立可靠连接的关键过程，它通过自动协商确定双方支持的最佳传输速率、双工模式等参数。以下是详细解析及排查建议：

一、链路协商的核心作用

1. 兼容性保障：
   • 在混合速率网络中（如千兆网卡连接百兆交换机），协商确保双方以最高公共支持的速率和模式通信。
   • 避免因速率/双工不匹配导致性能下降（如半双工冲突）或连接中断。
2. 动态适配：
   • 当网络拓扑变化（如更换网线、交换机端口）时，自动重新协商以适应新环境。

二、链路协商的工作原理

1. 协商参数：
   • 速率：10Mbps、100Mbps、1Gbps、2.5Gbps 等。
   • 双工模式：全双工（Full Duplex，同时收发）或半双工（Half Duplex，交替收发）。
   • 流控：暂停帧（Pause Frame）支持，防止缓冲区溢出。
2. 协商流程：
   • 发送FLP/NLP信号：设备通过物理链路发送快速链路脉冲（FLP）或普通链路脉冲（NLP），声明自身支持的参数。
   • 比较与选择：双方比较支持的参数，选择最高优先级的公共模式（如双方均支持 1000Mbps 全双工，则选择此模式）。
   • 锁定配置：协商成功后，设备锁定速率、双工模式等参数，开始数据传输。

三、链路协商常见问题

1. 速率不匹配

• 现象：
  • 网卡支持千兆（1000Mbps），但对端设备仅支持百兆（100Mbps），协商后以 100Mbps 运行。
  • 若对端设备仅支持 10Mbps，协商可能失败（需检查对端设备能力）。
• 排查：
  • 使用 ethtool eth1 查看 Speed 和 Supported link modes。
  • 强制设置速率测试：sudo ethtool -s eth1 autoneg off speed 100 duplex full。

2. 双工模式不匹配

• 现象：
  • 一方强制全双工，另一方协商为半双工，导致冲突（Collision）和性能下降。
  • 典型表现：TX/RX 错误包增加（RX errors、TX errors）。
• 排查：
  • 检查 ethtool 输出的 Duplex 字段。
  • 抓包分析是否存在大量冲突包（需交换机端口统计支持）。

3. 自动协商失败

• 现象：
  • Link detected: yes 但 Speed/Duplex 显示为默认值（如 10Mbps 半双工）。
  • 链路频繁断开重连。
• 原因：
  • 硬件故障（网卡、网线、交换机端口）。
  • 驱动/固件兼容性问题。
  • 配置冲突（如手动设置与自动协商冲突）。
• 排查：
  • 更换网线、交换机端口测试。
  • 更新网卡驱动和交换机固件。
  • 关闭自动协商，手动设置参数。

四、结合您的情况的建议

1. 当前状态分析：
   • 您的网卡和对端设备协商为 100Mbps 全双工，链路正常（Link detected: yes）。
   • 对端设备支持的最高速率为 100Mbps（Link partner advertised link modes 中无 1000Mbps）。
2. 优化建议：
   • 保持自动协商：当前配置已是最优结果（双方最高公共速率 100Mbps）。
   • 监控链路稳定性：
     • 使用 ethtool -S eth1 查看详细统计（如 rx_crc_errors、tx_aborted_errors）。
     • 长期运行 tcpdump -i eth1 抓包，分析流量模式。
3. 故障模拟测试（可选）：
   • 强制设置为 100Mbps 半双工，观察性能变化：

     sudo ethtool -s eth1 autoneg off speed 100 duplex half

   • 恢复自动协商：

     sudo ethtool -s eth1 autoneg on

五、扩展知识：链路聚合与协商

• 链路聚合（Link Aggregation）：
  • 将多个物理链路绑定为一个逻辑链路，提升带宽和冗余性。
  • 协商时需确保所有成员链路速率、双工模式一致。
• LLDP 协议：
  • 链路层发现协议（Link Layer Discovery Protocol），用于交换设备能力信息（如支持的速率、VLAN 配置）。
  • 可通过 lldpcli 工具查看邻居设备信息。

通过理解链路协商机制，您可以更高效地诊断网络问题，优化连接性能。如果遇到具体问题（如协商失败、性能下降），请提供 ethtool -S eth1 输出和抓包结果，以便进一步分析。